多质点体系PPT课件

建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院建筑结构抗震构造设计建筑结构抗震构造设计 任课教师：杨清文任课教师：杨清文 总课时：总课时：4848学时学时考核方式：考试考核方式：考试建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院3.5 3.5 结构竖向地震作用结构竖向地震作用竖向地震运动是可观的：竖向地震运动是可观的：根据观测资料的统计分根据观测资料的统计分析，在震中距小于析，在震中距小于200km200km范范围内，同一地震的竖向地面围内，同一地震的竖向地面加速度峰值与水平地面加速加速度峰值与水平地面加速度峰值之比度峰值之比av/ah平均值约为平均值约为1/21/2，甚至有时可达。，甚至有时可达。竖向地震作用的影响是显著的：竖向地震作用的影响是显著的：根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影响显著。结构竖向地震内力响显著。结构竖向地震内力N NE E/与重力荷载产生的内力与重力荷载产生的内力N NG G的比的比值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为8 8度时为度时为50%50%至至90%90%，9 9度度时可达或超过时可达或超过1 1；335m335m高的电视塔上部，高的电视塔上部，8 8度时为度时为138%138%；高层；高层建筑上部，建筑上部，8 8度时为度时为50%50%至至110%110%。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院 目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的结构或构件有：结构或构件有：1.1.长悬臂结构；长悬臂结构；2.2.大跨度结构；大跨度结构；3.3.高耸结构和较高的高层建筑；高耸结构和较高的高层建筑；4.4.以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）；以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）；5.5.砌体结构；砌体结构；6.6.突出于建筑顶部的小构件。突出于建筑顶部的小构件。我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下竖向地震作用的不利影响。竖向地震作用的不利影响。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院计算结构竖向地震作用的方法：计算结构竖向地震作用的方法：静力法：取结构或构件重力的某个百分数作为其竖向地震静力法：取结构或构件重力的某个百分数作为其竖向地震 作用；作用；水平地震作用折减法：取结构或构件水平地震作用的某个水平地震作用折减法：取结构或构件水平地震作用的某个 百分数其竖向地震作用；百分数其竖向地震作用；竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。时程反应分析：时程反应分析：建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院一、竖向地震反应谱一、竖向地震反应谱竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较:类场地竖向地震类场地竖向地震平均反应谱与水平平均反应谱与水平地震平均反应谱地震平均反应谱形状相差不大形状相差不大加速度峰值约为水平的加速度峰值约为水平的1/21/2至至2/32/3。可利用水平地震反应谱进行分析。可利用水平地震反应谱进行分析。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院分析结果表明：分析结果表明：高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向前前5 5个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅在在5%-15%5%-15%。此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本周期小于场地特征周期。周期小于场地特征周期。因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部剪力法类似的方法计算。剪力法类似的方法计算。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院二、高耸结构和高层建筑竖向地震作用的计算公式二、高耸结构和高层建筑竖向地震作用的计算公式eqVEVKGFmaxieqGG75.0maxmax65.0HV-结构总竖向地震作用标准值；结构总竖向地震作用标准值；EVKFmaxmax,HV-竖向、水平地震影响系数最大值。竖向、水平地震影响系数最大值。H1G1HinGiGEVKFViFEVKnjjjiiViFHGHGF1-质点质点i i的竖向地震作用标准值。的竖向地震作用标准值。规范要求：规范要求：9 9度时，高层建筑楼层的竖向地震作用效度时，高层建筑楼层的竖向地震作用效应应乘以的增大系数。应应乘以的增大系数。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院 三、平板型网架屋盖与大于三、平板型网架屋盖与大于24m24m屋架的竖向地震作用计算屋架的竖向地震作用计算sieiiFF/-第第i i杆件的竖向地震内力；杆件的竖向地震内力；eiF-第第i i杆件的重力内力。杆件的重力内力。siF反应谱法计算结果表明反应谱法计算结果表明1.1.比值虽不相同比值虽不相同,但相差不大但相差不大,故可取最大值作为设计依据；故可取最大值作为设计依据；2.2.比值与烈度和场地类别有关；比值与烈度和场地类别有关；3.3.比值与跨度有关，但在常用的范围内，变化不很大；为比值与跨度有关，但在常用的范围内，变化不很大；为了简化，略去其影响；了简化，略去其影响；iViGF-竖向地震作用系竖向地震作用系 数，按表采用；数，按表采用；-重力荷载代表值。重力荷载代表值。iG0.250.250.250.250.200.209 90.13(0.0.13(0.19)19)0.13(0.0.13(0.19)19)0.10(0.15)0.10(0.15)8 80.200.200.150.150.150.159 90.10(0.0.10(0.15)15)0.08(0.0.08(0.12)12)可不计算（可不计算（0.10)0.10)8 8、钢筋混凝土钢筋混凝土屋架屋架平板型网架平板型网架钢屋架钢屋架结构类型结构类型烈烈度度场地类别场地类别采用静力法采用静力法建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院 对于长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值，对于长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值，8 8度和度和9 9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%10%和和20%20%，设计基本地震加速度为时，可取该结构构件重力荷载代表值设计基本地震加速度为时，可取该结构构件重力荷载代表值的的15%15%。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院一、结构抗震计算原则一、结构抗震计算原则3.6 3.6 结构抗震验算结构抗震验算各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：1 1、一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用、一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。2 2、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于1515度时，应分别考虑各度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。抗侧力构件方向的水平地震作用。3 3、质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的、质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。扭转影响其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。4 4、8 8度和度和9 9度时的大跨度结构、长悬臂结构，度时的大跨度结构、长悬臂结构，9 9度时的高层建筑，应考虑度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。竖向地震作用。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院二、结构抗震计算方法的确定二、结构抗震计算方法的确定 1 1、高度不超过、高度不超过40m40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度 分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，宜采用底部剪力法等简化方法。宜采用底部剪力法等简化方法。2 2、除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。、除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。3 3、特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的、特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的 高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充 计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分 解反应谱法计算结果的较大值。解反应谱法计算结果的较大值。烈度、场地类别烈度、场地类别房屋高度范围（房屋高度范围（m m）8 8度度、类场地和类场地和7 7度度 100 100 8 8度度、类场地类场地 80 80 9 9度度 60 60建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院采用二阶段设计法：采用二阶段设计法：第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。以及多遇地震作用下的弹性变形验算。第二阶段：对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。第二阶段：对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。三、结构抗震验算内容三、结构抗震验算内容1.1.多遇地震下结构允许弹性变形验算多遇地震下结构允许弹性变形验算 除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架-剪力墙结构等需验算允许弹性变形。剪力墙结构等需验算允许弹性变形。对于按底部剪力法分析结构地震作用时，其弹性位移计算公对于按底部剪力法分析结构地震作用时，其弹性位移计算公式为式为ieeKiViu/)()(-第第i i层的层间位移；层的层间位移；)(iue-第第i i层的侧移刚度；层的侧移刚度；iK-第第i i层的水平地震剪力标准值。层的水平地震剪力标准值。)(iVe建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院 楼层内最大弹性层间位移应符合下式楼层内最大弹性层间位移应符合下式huee-多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；eu-计算楼层层高；计算楼层层高；he-弹性层间位移角限值，按下表采用。弹性层间位移角限值，按下表采用。1/3001/300多、高层钢结构多、高层钢结构1/10001/1000钢筋混凝土框支层钢筋混凝土框支层1/10001/1000钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/8001/800钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心核心筒筒1/5501/550钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架 结构类型结构类型e建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院RERS/2.2.多遇地震下结构强度验算多遇地震下结构强度验算下列情况可不进行结构强度验算：下列情况可不进行结构强度验算：（1 1）6 6度时的建筑（度时的建筑（类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；（2 2）7 7度时度时、类场地、柱高不超过类场地、柱高不超过10m10m且两端有山墙的单跨及且两端有山墙的单跨及多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过，两端均有山墙的多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过，两端均有山墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。单跨及多跨等高的砖柱厂房。除上述情况的所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算，除上述情况的所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算，验算公式为验算公式为S-包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值；包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值；R-结构构件承载力设计值；结构构件承载力设计值；RE-承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院 材料材料 结构构件结构构件受力状态受力状态 钢钢柱、梁柱、梁支撑支撑节点板件、连接螺栓节点板件、连接螺栓连接焊缝连接焊缝0.750.750.800.800.850.850.900.90 砌体砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 其他抗震墙其他抗震墙受剪受剪受剪受剪0.90.91.01.0混凝土混凝土 梁梁梁轴压比小于梁轴压比小于0.150.15柱柱梁轴压比不小于梁轴压比不小于0.150.15柱柱 抗震墙抗震墙各类构件各类构件受弯受弯偏压偏压偏压偏压偏压偏压受剪、偏拉受剪、偏拉0.750.750.750.750.800.800.850.850.850.85RE承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数RERS/建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院RERS/WkWWEvkEvEhkEhGEGSSSSSG-重力荷载分项系数，一般取重力荷载分项系数，一般取1.21.2，当重力荷载效应对构件承载能力，当重力荷载效应对构件承载能力 有利时，不应大于有利时，不应大于1.01.0；EvEh、-分别为水平、竖向分别为水平、竖向 地震作用分项系数，地震作用分项系数，按右表采用；按右表采用；0.50.51.31.3同时计算水平与竖向地震作用同时计算水平与竖向地震作用1.31.30.00.0仅计算竖向地震作用仅计算竖向地震作用0.00.01.31.3仅计算水平地震作用仅计算水平地震作用地震作用地震作用EhEvW-风荷载分项系数，应采用风荷载分项系数，应采用1.41.4；GES-重力荷载代表值的效应；重力荷载代表值的效应；EvkEhkSS、-水平、竖向地震作用的标准值效应水平、竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数尚应乘以相应的增大系数或调整系数;WkS-风荷载标准值的效应；风荷载标准值的效应；W-风荷载组合系数风荷载组合系数;一般结构可不考虑一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2;0.2;建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院3.3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算罕遇地震下结构弹塑性变形验算 需要进行结构罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算的范围需要进行结构罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算的范围(a)(a)下列结构下列结构应应进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 1）8 8度度、类场地和类场地和9 9度时度时,高大的单层钢筋混凝土柱高大的单层钢筋混凝土柱 厂房的横向排架厂房的横向排架;2 2）7-97-9度时楼层屈服强度系数小于的钢筋混凝土框度时楼层屈服强度系数小于的钢筋混凝土框 架结构；架结构；3 3）高度大于）高度大于150m150m的钢结构；的钢结构；4 4）甲类建筑和）甲类建筑和9 9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢 结构；结构；5 5）采用隔震和消能减震设计的结构。）采用隔震和消能减震设计的结构。建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院(b)(b)下列结构下列结构宜宜进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 1）下表所列高度范围且属于下表所列不规则类型的高层建筑结构；）下表所列高度范围且属于下表所列不规则类型的高层建筑结构；2 2）7 7度度、类场地和类场地和8 8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3 3）板柱）板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；抗震墙结构和底部框架砖房；4 4）高度不大于）高度不大于150m150m的其它高层钢结构。的其它高层钢结构。烈度、场地类别烈度、场地类别房屋高度范围（房屋高度范围（m m）8 8度度、类场地和类场地和7 7度度 100 1008 8度度、场地场地 80 809 9度度 60 60不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%70%，或小于其上相邻三，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的个楼层侧向刚度平均值的80%80%；除顶层外，局部收进的水平；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的向尺寸大于相邻下一层的25%25%竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递转换构件（梁、桁架等向下传递楼层承载力突变楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%80%竖向不规则的类型竖向不规则的类型采用时程分析法的房屋高度范围采用时程分析法的房屋高度范围建筑结构抗震构造设计课件建筑结构抗震构造设计课件任课教师：杨清文任课教师：杨清文 E-mail: 华光学院华光学院薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：hupp-弹塑性层间位移角限值，按下表采用；弹塑性层间位移角限值，按下表采用；h-薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。p1/501/50多、高层钢结构多、高层钢结构1/1201/120钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/1001/100钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心筒核心筒1/1001/100底部框架砖房中的框架底部框架砖房中的框架-抗震墙抗震墙1/501/50钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架1/301/30单层混凝土柱排架单层混凝土柱排架结构类型结构类型p